4 Методика проведення дослідів

Після ознайомлення з експериментальною установкою вмикають тумблер живлення, після чого спалахує сигнальна лампа й табло цифрової індикації мілівольтметра (див. рис.1).

У процесі виконання лабораторної роботи необхідно отримати значення α. Для трьох-чотирьох теплових режимів, які задаються електричною потужністю ТЕНа за допомогою ЛАТРа та ватметра. Навантаження на ТЕН для кожного теплового режиму вибирають довільно в діапазоні 5.....25 Вт. Про перевищення навантаження на ТЕН більше ніж 30 Вт сигналізує світове табло ІЗ.

Усі вимірювання виконуються при строго сталому режимі протягом певного часу в тепловому стані ТЕНа (стаціонарний режим). Тому після завдання чергового навантаження на ТЕН необхідно постійно записувати на окремому аркуші покази термопар Т1-Т5. Через деякий час теплові витрати конвекцією та випромінюванням від поверхні ТЕНа в оточуюче середовище досягають постійних значень. Цей стан фіксується незмінними протягом часу показами термопар Т1-Т6 і за участю викладача студенти роблять висновок про настання сталого теплового режиму труби. Далі проводять три-чотири серії вимірювань електричного навантаження на ТЕН, температур стінки труби термопарами Т1-Т6 та середньої температури оточуючого повітря t.

Отримані покази приладів заносять в табл. 2, після чого установку переводять на новий тепловий режим і повторюють вимірювання відповідно до викладеної методики.

Виконуючи лабораторну роботу, необхідно з’ясувати всі складові для обчислення повної похибки при визначенні дослідного коефіцієнта тепловіддачі α.

Під час дослідів треба уникати різких рухів біля труби.

5 Обробка результатів дослідів

Тепловий потік, що передається горизонтальною трубою шляхом конвекції, Вт:

Q_K = Q – Q_П, (6)

де Q - сумарний тепловий потік, що передається в зовнішнє середовище шляхом конвекції та випромінювання і визначається за потужністю нагрівача W.

Q = W; (7)

Q_П- променевий тепловий потік, що передається трубою шляхом теплового випромінювання, Вт:

, (8)

де С₀= 5,67 Вт/(м²К⁴) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; F - площа поверхні дослідної труби, F=πdl ;

Т_C , Т_P - абсолютні температури відповідно дослідної труби та оточуючого повітря, К;

ε_n= 1,2ε_о - ступінь чорноти поверхні з урахуванням напівсферичного випромінювання; ε_о = 0,045 - ступінь чорноти в напрямі нормалі до поверхні випромінювання, ε _п = 0,054.

Середня температура стінки, °С (К):

t_C або ., (9)

де t_cі середня температура стінки в одній серії вимірювань;

, (10)

t_Ti . - покази термопар Т1-Т6 в одній серії вимірювань температур; n кількість вимірювань температури стінки в одному стаціонарному режимі (звичайно, можна обмежитись трьома - чотирма вимірюваннями).

Аналогічно середня температура оточуючого повітря, °С:

(11)

де t_Pi - покази термометра.

Отримані значення t_C і t_P заносять в табл. 2 і далі розраховують значення необхідних величин.

Після того, як конвeктивний тепловий потік визначено, знаходять коефіцієнт тепловіддачі за рівнянням (2). Результати дослідів справедливі лише для даної дослідної труби, тому необхідно порівняти отримані результати зі значеннями α_P , обчисленими за формулою (3). Коефіцієнт тепловіддачі α_P розраховують за дослідними значеннями t_M, t_C і t_P. Сталі С і п вибирають за табл. 1, а необхідні фізичні властивості сухого повітря ( В= 760 мм рт. ст.) – за табл. 4.

Таблиця 2

Результати вимірювань

Номер досліду	Номер виміру	, Вт	, 0С	Покази термопар, 0С
				Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
1.	1 2 3 середнє
2.	1 2 3 середнє

Таблиця 3

Результати розрахунків

Номер досліду	,	,	,	,	,	,	,	,	,
	Вт	0С	0С	0С	0С	Вт	Вт	Вт/(м2∙К)	Вт/(м2∙К)
1
2
3
4

Таблица 4.

Фізичні параметри повітря

Параметр та одиниця вимірювання	, 0С
	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
, Вт/(м∙К)	2,44	2,51	2,59	2,67	2,76	2,83	2,90	2,26	3,05	3,13
, м2/с	13,28	14,16	15,06	16,00	16,96	17,95	18,97	20,02	21,09	22,10
	0,707	0,705	0,703	0,701	0,699	0,698	0,696	0,694	0,692	0,690